3. El balanç global de carboni antropogènic C... · 2 ˚C com a límit superior en escalfament global per evitar una interferència perillosa amb el sis-tema climàtic, el món

3. El balanç global de carboni antropogènic

Josep Canadell i GiliGlobal Carbon Project, Marine and Atmospheric Research, Commonwealth Scientific and IndustrialResearch Organization (CSIRO), Canberra, Austràlia

Josep Canadell és director executiu del Global Carbon Project i investigador de la CommonwealthScientific and Industrial Research Organization a Austràlia. Va rebre el seu grau de Doctor en eco-logia terrestre a la Universitat Autònoma de Barcelona, i va ocupar tres llocs de recerca en diferentsuniversitats als Estats Units d’Amèrica (San Diego State University, University of California atBerkeley, i Stanford University) abans de la seva feina actual. La seva àrea d’experiència és la per-torbació humana del cicle global de carboni i els efectes que això té en el sistema climàtic; aquestinclou els seus components terrestres, marins i atmosfèrics. Ha publicat més de 90 articles cien-tífics i 11 llibres i volums en revistes científiques.

can106

Text Box

In: Llebot JE, editor (2010) Segon informe sobre el canvi climàtic a Catalunya. Generalitat de Catalunya i Institut d'Estudis Catalans, Barcelona, pp. 75-95.

Resum 77

3.1. La pertorbació antropogènica del cicle de carboni 79

3.2. Emissions de carboni 79

3.2.1. Emissions globals provinents de la crema decombustibles fòssils i producció de ciment 79

3.2.3. Emissions globals dels canvis en els usos del sòl 82

3.2.4. Emissions globals de metà 84

3.3. Embornals naturals de diòxid de carboni 84

3.3.1. Els ecosistemes terrestres 84

3.3.2. Els oceans 85

3.4. El CO2 atmosfèric i el balanç global de carboni 85

3.5. Vulnerabilitats en el cicle de carboni 88

3.5.1. Eficiència dels embornals de CO2 88

3.5.2. Carboni congelat 90

3.5.3. Carboni inundat 90

3.5.4. Carboni hidratat 90

3.5.5. Carboni vegetal 91

3.6. Pic de CO2: implicacions per aconseguir estabilitzacióatmosfèrica 91

Referències 93

El canvi climàtic a Catalunya El balanç global de carboni antropogènic 77

es queden a l’atmosfera, fet que ha contribuït al’acceleració de l’acumulació de CO

2a l’atmos-

fera.Així, la dinàmica futura dels embornals de

CO2és tan important com el comportament

humà en gestionar la disminució d’emissions peraconseguir l’estabilització de gasos amb efected’hivernacle a l’atmosfera. A la disminució enl’eficiència dels embornals naturals de CO

2, s’hi

han d’afegir els riscos derivats de la possible des-estabilització futura de grans estocs de carbonicausats per l’escalfament global i canvis en elsusos del sòl. Aquests inclou el carboni congelatal ecosistemes nòrdics, torberes als tròpics i enzones fredes, hidrats de metà en els oceans, i car-boni en biomassa, sobretot en boscos tropicals.

Aquests són els paràmetres del sistema humà-natural que imposen límits en els camins possi-bles per aconseguir l’estabilització dels gasos ambefecte d’hivernacle a l’atmosfera. Acceptant els2 ˚C com a límit superior en escalfament globalper evitar una interferència perillosa amb el sis-tema climàtic, el món només pot emetre 500 Pg Cmés per tenir una certesa del 50% que no se so-brepassa aquell límit. Això requereix unes taxesglobals de disminució d’emissions de CO

2del

6% anual, comparable a les taxes observades du-rant la nuclearització de Franca en la dècada del1980, i la caiguda de la Unió Soviètica durant ladècada del 1990. Les taxes de mitigació es fanmés grans per cada any que s’endarrererix l’inicien la davallada de les emissions globals.

Resum

Hi ha proves indiscutibles que l’increment degasos amb efecte d’hivernacle a l’atmosfera ésdegut a la crema de combustibles fòssils i a can-vis en els usos del sòl. Aquesta darrera causa in-clou la desforestació, i és responsable del 15%del total d’emissions provinents d’activitats hu-manes. El diòxid de carboni (CO

2), el gas domi-

nant en la pertorbació humana del sistema cli-màtic, ha augmentat un 38% des de la RevolucióIndustrial i ha contribuït en 2/3 parts de l’escal-fament global observat en els darrers 100 anys(0,8 ˚C). Les taxes de creixement d’emissions desdel 2000 han estat sense precedents i per sobreles projeccions més pessimistes de les NacionsUnides. També ha estat preocupant l’aturada delprocés històric de l’economia mundial a esdeve-nir progressivament menys intensiva en emis-sions de carboni. Això es deu a l’augment de laproporció global de riquesa generada amb l’ús decarbó, el combustible fòssil amb emissions mésaltes per unitat d’energia generada.

Del total de 10 Pg C anuals d’emissions an-tropogèniques a l’atmosfera durant els darrersanys (1 Pg = petagram = 1015 grams), el 55% ésabsorbit per les plantes i els oceans, i la resta s’a-cumula a l’atmosfera. Això demostra el granvalor dels embornals naturals de CO

2en frenar

la progressió del canvi climàtic a gairebé la mei-tat de la velocitat amb què s’esdevindria si nofos per ells. Tanmateix, l’eficiència d’aquests em-bornals ha disminuït durant les ultimes dècadesaugmentant la fracció del total d’emissions que

3.1. La pertorbació antropogènica del ciclede carboniHi ha proves indiscutibles del fet que l’incrementde gasos amb efecte d’hivernacle a l’atmosferadurant els últims 100 anys és degut al resultatdirecte d’activitats humanes. Aquests gasosinclouen el diòxid de carboni (CO

2), el metà

(CH4), òxids de nitrogen (N

2O), i altres gasos de

vida llarga que contenen halògens (IPCC 2007).Tot i que molts d’aquest gasos es troben a l’at-mosfera de forma natural, la pertorbació humanaha fet que les emissions excedeixin la capacitatd’absorció natural d’aquests gasos resultants en laseva acumulació a l’atmosfera.

El CO2prové majoritàriament de la crema de

combustibles fòssils com el petroli, el carbó i elgas natural, de la desforestació dels boscos, enl’actualitat majoritàriament dels boscos tropicals,i d’una quantitat mes petita de la producció deciment per a la construcció. El CH

4prové de la

producció d’energia amb carbó, de les deixallesdomèstiques i industrials, del creixement de lapoblació de remugants (vaques i bens) i la cremade vegetació. El N

2O prové de l’ús de fertilitzants,

fems i crema de combustibles fòssils.També hi ha proves que indiquen que aquests

gasos, amb una probabilitat del 90%, són lacausa dominant del canvi climàtic observat du-rant l’últim segle, i d’una manera més acceleradadurant els últims 60 anys. Aquest canvi climàticinclou l’escalfament global de 0,8 ˚C i una sèrie decanvis en els patrons de precipitació i freqüènciade condicions climàtiques extremes (IPCC 2007).

L’evidència més clara de la relació entre elsgasos amb efecte d’hivernacle i el canvi climàticve d’una vintena de models climàtics globals quesón incapaços de reproduir les tendències climà-tiques dels últims 100 anys llevat que invoquin elcreixement d’aquests gasos a l’atmosfera. Altrescomponents que afecten el balanç d’energia de laTerra i que també són considerats en els modelsclimàtics són els canvis en la intensitat de la ra-diació solar i els canvis en la reflectivitat de la su-perfície terrestre i oceànica (albedo).

De tots els gasos amb efecte d’hivernacle elCO

2és responsable del 63% de la pertorbació

humana del balanç energètic de la Terra per a

l’any més recent de què es tenen dades, el 2008.No només és el gas més dominant sinó que ésresponsable del 80% del creixement del força-ment radiatiu causat pels gasos amb efecte d’hi-vernacle produïts per les activitats humanes du-rant el període 2000-2008 (Butler 2009).

Finalment, el CO2té un temps de residència

a l’atmosfera molt llarg, quelcom que ha estatpoc apreciat fins recentment, en part a causa dela complexitat de calcular adequadament aquestavariable. El CO

2emès per les activitats humanes

s’equilibra entre varis reservoris de carboni queinvolucren processos a l’atmosfera, els ecosiste-mes terrestres i els oceans durant períodes detemps entre segons i milers d’anys. Aquests pro-cessos inclouen l’extracció immediata de CO

2per

la fotosíntesi de les plantes terrestres i el seu ba-lanç amb la respiració que emet CO

2, la difusió

més lenta de CO2cap a l’oceà poc saturat, canvis

en l’estructura de la vegetació que necessiten desde dècades a segles, i processos litològics que re-quereixen milers d’anys. Amb aquesta multipli-citat d’equilibris s’estima que una bona part delCO

2emès a l’atmosfera serà absorbit per l’oceà

entre 2 i 20 segles, però fins i tot després de per-metre aquest nou equilibri hi haurà entre el 20%i el 35% del CO

2que romandrà a l’atmosfera a

l’espera de processos litològics encara més lents.Això indica que el CO

2provinent d’activitats hu-

manes exerceix un efecte en el clima que es potqualificar de permanent (Archer et al. 2009).

3.2. Emissions de carboni

3.2.1. Emissions globals provinents de lacrema de combustibles fòssils i produccióde cimentHistòricament, la crema de combustibles fòssilsi petites quantitats de la producció de ciment hanemès uns 345 PgC (1 PgC = 1 petagram de car-boni = 1 gigatona = 1000 milions de tones = 1015

grams) (actualitzat de Canadell et al., 2007a).Aquestes emissions de carboni van començaramb la crema de carbó durant la Revolució In-dustrial al segle XIX i han tingut un creixementexponencial des de mitjans del segle passat. Lestaxes de creixement més altes s’han experimen-


tat a partir del 2000, amb un creixement mitjàanual de 3,4% comparat amb l’1,1% durant ladècada anterior. El pic més alt d’emissions va serel 2008 amb 8,7 PgC, l’últim any del qual hi hadades disponibles.

L’acceleració d’emissions en aquesta última dè-cada ha estat tant gran que ha superat la mitjanade les pitjors projeccions fetes pels escenaris mésintensius de carboni (figura 1) i desenvolupadespel Grup Intergovernamental d’Experts sobre elCanvi Climàtic (IPCC) de les Nacions Unides(Nakicenovic et al., 2000). Deu anys enrere, quanes va publicar l’informe especial de l’IPCC, eraimpensable que els escenaris més intensos de car-boni com l’A1FI podien esdevenir una realitat.

Els països desenvolupats, amb un 20% de lapoblació mundial, són responsables del 80% deles emissions històriques. Actualment, però, lesemissions dels països desenvolupats quasi no crei-xen en mitjana amb alguns països amb emissionsa la baixa (per exemple, Gran Bretanya, Dina-marca) i altres amb emissions a l’alta (per exemple,Espanya, Grècia). Aquest fet juntament amb elràpid creixement de la Xina i l’Índia ha fet que, re-centment i per primera vegada en la història, elspaïsos menys desenvolupats siguin responsablesd’una proporció més gran de les emissions globals(54%) que els països desenvolupats (figura 2).

Economies més establertes comGran Bretanya,Suïssa i els països escandinaus mostren una ten-dència a la disminució d’emissions totals tot i queles seves economies han continuat creixent (figu-ra 3). Malgrat aquesta tendència de descarbonit-zació de les seves economies, hi ha una tendènciapara lela de creixement en la importació de car-boni contingut en productes i serveis que prove-nen de països menys desenvolupats. Això vol dirque països desenvolupats estan externalitzant par-cialment les seves emissions a països menys des-envolupats els quals es fan responsables de lesemissions de produir productes i serveis que seranexportats (Peters i Hertwich, 2008). Els païsosamb un import net més gran de carboni en pro-ductes de comerç són els Estats Units, el Japó i leseconomies més establertes a Europa. Per exemple,quasi el 50% de les emissions en productes i ser-veis consumits pels suecs provenen de l’estrangeri per tant no són comptades en els seus inventarisd’emissions anuals (Davis i Caldeira, 2010). Es-panya és el sisè país del món amb unes importa-cions netes de carboni més altes. Per l’any de re-ferència, el 2004, Espanya va importar un flux netde carboni addicional provinent de l’estrangerequivalent al 20% de les seves pròpies emissions(en el seu territori). El país amb una exportacióneta de carboni més gran és la Xina amb un 50%de la taxa del creixement els últims cinc anys de-guda a les exportacions netes (Guan et al., 2009).

Les emissions de carboni de la crema de com-bustibles fòssils en el territori espanyol (exclosos

80 El balanç global de carboni antropogènic Josep Canadell i Gili

10

9

8

7

6

5

1990 1995 2000 2005 2010 2015

Carbon Dioxide Information AnalysisCenterInternational Energy Agency

Projectat per al 2009A1BA1FIA1TA2B1B2

Emissions

decarboni(PgCany

–1)

Figura 1. Diferències de les tendències en les emissions glo-bals de carboni (CO2) de combustibles fòssils entre les obser-vades (línies negres) i les projectades pels escenaris d’emis-sions de l’IPCC (línies sòlides de colors). Els colors representenles trajectòries mitjanes per a cada família d’escenaris, i leslínies de colors discontínues representen l’escenari indivi-dual més alt i més baix (actualitzat de Raupach et al. 2007.Font: Le Quéré et al., 2009.

5

4

3

2

1990 1995 2000 2005 2010

Annex B (Protocol de Kyoto)Nacions desenvolupades

Nacions menysdesenvolupadesNo són a l’Annex B

55%

45%

Emissions

decarboni(PgCany

–1)

Figura 2. Tendències en les emissions de combustibles fòs-sils (carboni-CO2) entre els països desenvolupats (Annex Bdel Protocol de Kyoto) i països menys desenvolupats (Noannex B del Protocol de Kyoto).Font: Le Quéré et al., 2009.

els fluxos de carboni importats en productes ma-nufacturats i serveis) van ser de 94,5 Tg C el2008 (1 teragram = 1 milió de tones 1012 grams),51% més altes que les emissions el 1990, l’anyde referència del Protocol de Kyoto. El Protocoldemana que Espanya no emeti més del 15% mésde les emissions del 1990 en acabar el 2012.

Del total d’emissions, la Xina i els Estats Unitscontribueixen al 45% seguits de l’Índia, Rússiai el Japó (figura 3a). És important assenyalar queels 3 màxims emissors són responsables del50% de les emissions globals, els 10 màximsemissors són responsables de 2/3 parts de lesemissions globals, i els 5 màxims emissors mésla Unió Europea són responsables del 80% deles emissions globals. Això suggereix que desd’un punt de vista de mitigació del canvi climà-tic n’hi hauria prou d’assolir un acord entre unspocs governs per adreçar la majoria d’emissionsglobals. La necessitat d’un pacte global és con-seqüència de la importància d’ajudar els països

menys desenvolupats a adoptar trajectòries dedesenvolupament sostenible i d’assistir aquestspaïsos per adaptar-se a la part del canvi climàticque serà inevitable.

Malgrat la nova dominància dels païsosmenys desenvolupats en emissions globals, lesemissions per càpita segueixen sent molt mésbaixes en aquests països que als països desenvo-lupats. A part dels països més rics en petroli comQatar, Kuwait i els Emirats Àrabs amb més de9 tones d’emissions de carboni per persona anu-alment, els Estats Units i Austràlia encapçalen elrànquing amb uns 5 tones per persona i any.Aquests valors són el doble de la mitjana delspaïsos europeus, quatre vegades els valors de laXina, i tretze vegades més grans que aquells del’Índia i la majoria de països africans.

Un altre fet important durant aquesta últimadècada ha estat el creixement exponencial de laproporció d’emissions de carboni provinents dela crema de carbó. Emissions de carboni provi-nents del petroli han dominat sobre altres fontsd’emissions des dels anys seixanta. Aquesta domi-nància, però, va canviar el 2007 quan el carbó vaesdevenir la font de CO

2més important arribant

a una proporció del 40% de les emissions globalsel 2008; el 36% de les emissions aquell mateixany provenien de la crema de petroli i la resta pro-venien del gas natural i de la producció de cimentper a la construcció (Boden et al., 2009; Le Quéréet al., 2009). L’atribució d’aquest augment en l’úsmundial de carbó és quasi exclusiva (90%) atesala demanda energètica de les economies de la Xinai de l’Índia, particularment de la Xina.

Lligada amb l’augment de la proporció en l’úscarbó ha estat l’aturada del procés històric del’economia mundial a esdevenir progressivamentmenys intensiva en emissions de carboni. Durantel segle passat hi ha hagut una tendència a labaixa en la quantitat de carboni emès per tal deproduir una unitat de riquesa econòmica (perexemple, un dòlar). Tanmateix, des de principisd’aquest segle, aquesta tendència s’ha aturatprincipalment a causa del ràpid augment de laproporció global de l’economia xinesa, la quales basa en gran mesura en l’ús de carbó com afont d’energia (Canadell et al., 2007a; Raupachet al., 2007; IMF 2009). Aquesta nova tendènciaapunta al fet que no només l’economia global no


160

120

80

40

01990 1995 2000 2004 2008

Gran Bretanya

Canadà

Brasil

Sud-Àfrica

Espanya

Dinamarca

Austràlia

Emissions

decarboni(TgCany

–1)

2000

1600

1200

800

400

01990 1995 2000 2004 2008

Xina

USA

Japó

ÍndiaRússia

Emissions

decarboni(TgCany

–1)

Figura 3. Tendències en les emissions de combustibles fòs-sils (carboni-CO2) entre els països desenvolupats (Annex Bdel Protocol de Kyoto) i països menys desenvolupats (Noannex B del Protocol de Kyoto).Font: Le Quéré et al., 2009.

a)

b)

s’ha estat descarbonitzant com a resultat de po-lítiques climàtiques durant aquesta última dè-cada, sinó que fins i tot la tendència històrica dedescarbonització s’ha aturat. Algunes de les eco-nomies més desenvolupades han seguit una ten-dència moderada de descarbonització.

La crisi econòmica que va començar el 2008als Estats Units i es va estendre a la resta del móndurant el 2009 tindrà un efecte petit però discer-nible en les emissions de combustibles fòssils, par-ticularment als països desenvolupats on l’impactede la crisi és més gran. De fet, el creixement de lesemissions de CO

2durant el 2008 ja va ser una

mica més baix, del 2,0%, comparat amb la taxade creixement mitjana del 3,4% per any durantels 7 anys previs (Le Quéré et al., 2009). Tot iaquesta desacceleració en el creixement de lesemissions de CO

2, el valor total d’emissions du-

rant el 2008 encara va seguir els escenaris d’emis-sions més alts de l’IPCC. Basat en projeccions delproducte interior brut global per al 2009, contrac-ció econòmica del –1,9% (IMF, 2009), s’estimaque les emissions de CO

2tindran un decreixe-

ment d’un 2,8%, fet insòlit en les ultimes dècades.Atès que globalment no hi ha canvis significatiusen l’estructura del sistema energètic, s’espera queles emissions tornaran a un creixement positiu el2011 en paral·lel amb el creixement positiu delproducte interior brut anual global.

3.2.3. Emissions globals dels canvis en elsusos del sòlLes emissions degudes als canvis deliberats en lacobertura de la terra i del seu ús formen els segoncomponent més important d’emissions de car-boni. Les activitats responsables per aquestesemissions inclouen la desforestació, la reforesta-ció, l’extracció de fusta i el cultiu del sòl en lesseves múltiples formes. Part d’aquestes emissionssón compensades per l’absorció de CO

2a causa

del creixement de vegetació secundària i del se-grest de carboni en els sòls després de la refores-tació, l’abandonament agrícola, l’exclusió del foci l’aplicació de pràctiques agrícoles que conser-ven el carboni (Houghton, 2003). A diferènciade la combustió d’energies fòssils en què lesemissions arriben a l’atmosfera immediatament,les emissions dels canvis en l’ús del sòl són el re-sultat de les activitats d’aquell mateix any més les

emissions resultants d’activitats en anys ante-riors. Per exemple, el drenatge d’aiguamolls tro-picals resulta en emissions de CO

2dels sòls or-

gànics durant dècades subsegüents des de l’anyen què es van drenar (Hooijer et al., 2009).

Es calcula que les emissions netes de CO2de-

gudes als canvis en l’ús del sòl són d’1,5 ± 0,7 Pgper any per al període 1990-2006 amb una con-tribució històrica de més de 130 PgC (Canadell etal. 2007a). La desforestació és el procés més im-portant i es dóna en l’actualitat quasi exclusiva-ment en els boscos tropicals. La desforestació netaals boscos temperats i boreals va parar durant ladècada dels vuitanta. Del total d’emissions, el 43%provenen de la desforestació dels tròpics de Sudi Centre-Amèrica; el 41% provenen d’Àsia tropi-cal, particularment el Sud-est d’Àsia i majoritària-ment d’Indonèsia. La resta (17%) provenen del’Àfrica tropical (Canadell et al., 2009). És interes-sant el fet que malgrat les emissions provinentsd’Amèrica i d’Àsia són molt similars, el nombretotal d’hectàrees desforestades és més petit a l’Àsia,segurament atesa l’alta densitat de carboni d’al-guns dels seus boscos desforestats que creixensobre torberes. Una relació contrària es troba al’Àfrica tropical on el nombre d’hectàrees desfo-restades és proporcionalment més alt que les sevesemissions de carboni, indicant més desforestacióen boscos tropicals secs amb una densitat de car-boni més baixa (figura 4). Aquesta distribuciód’hectàrees i estocs de carboni posa un repte im-portant per adreçar prioritats en la conservació decarboni i en la biodiversitat, les quals no sempreestan estretament relacionades; si la conservació


Sud i SEd’ÀsiaE

missions

decarbonidelcanvi

enusosdelssòls

25%

41%

35%

17%

40%43%

Sud i centred’Amèrica

Àfricatropical

Àrea de desforestacióFlux de Carboni

Figura 4. Atribució continental de les àrees desforestades iles emissions netes dels canvis en els usos del sòl i silvicul-tura per a les regions tropicals.Font: Canadell et al., 2009.

d’estocs de carboni entra en mercats nacionals iinternacionals de carboni és possible que regionsriques en biodiversitat però més pobres en estocsde carboni perdin una oportunitat crítica perfinançar-ne la conservació.

Similar a la distribució per països de les emis-sions de combustibles fòssils, una proporciómolt gran de les emissions provinent dels usosdel sòl prové de pocs països (figura 5). De latrentena de països tropicals amb boscos, el 60%de les emissions provenen de Brasil i d’Indonèsiai la resta està repartida amb contribucions d’en-tre el 4 i el 0,5% del total (Canadell et al. 2009).

Aquestes emissions han baixat una mica a1,2 PgC per a l’últim any de què es té una estima,el 2008 (Le Quéré et al. 2009; Van der Werf2009). Aquesta disminució sembla més relacio-nada amb el fet que hi ha hagut unes condicionsclimàtiques molt humides a conseqüència de laNiña, particularment als tròpics de l’Àsia, que noen resposta a polítiques de canvi climàtic i con-servació de biodiversitat. En països com Indonè-sia, l’eina més important per obrir boscos per a

l’agricultura és el foc que requereix un períodede condicions seques. L’acceleració continuadade les emissions de combustibles fòssils ha fetque la proporció d’emissions antropogèniquesprovinents de la desforestació neta hagi baixatdel 20% durant la dècada dels noranta al 12%el 2008.

La incertesa d’aquests fluxos de carboni és del50% a causa de la informació limitada que es téglobalment dels canvis històrics de cobertura delsòl i dels canvis en la densitat de carboni delsboscos; aquest inclou la degradació de boscos laqual és difícil de mesurar i de ser detectada ambplataformes aèries com satè lits (Houghton et al.,2009). De fet, la densitat de carboni dels boscosés tan important (i poc coneguda) que malgratles taxes de desforestació a l’Amazònia brasilerano han canviat significativament des del 1990,les emissions de carboni han augmentat un 25%durant el període 2000-2007. Aquest fet va serdegut a la biomassa més alta, i per tant carboni,dels boscos desforestats més recentment (Loarieet al., 2009).


600

500

400

300

200

100

0

Països tropicals

Brasil

Indonèsia

Camerun

Perú

Filipines

Colòmbia

Índia

Nicaragua

Nepal

Rep. Dem. Congo

Nigèria

Veneçuela

Emissions

CUS-CO

2(TgCany–

1 )

Figura 5. Emissions netes de carboni (CO2) del canvi en els usos del sòl i silvicultura dels països tropicals.Font: Houghton 2008.

L’anàlisi dels fluxos de carboni en diferentsecosistemes a Catalunya suggereix la presènciad’un augment dels embornals de diòxid de car-boni en boscos (Gracia et al. 2010). Les causesd’aquest augment són el creixement de nous bos-cos en terres de cultiu abandonades i l’augmentde superfície de plantacions forestals. Aquestestendències a Catalunya són consistents amb unguany net de superfície forestal a tot el territoriespanyol de quasi 300.000 hectàrees per any du-rant el període 2000-2005 (FAO 2006). Les àreescultivades són fonts netes d’emissions de gasosamb efecte d’hivernacle, particularment d’òxidsde nitrogen, consistents amb un patró també tro-bat a la resta d’Europa (Janssens et al., 2005;Schulze et al., 2009).

3.2.4. Emissions globals de metàA més de les emissions de CO

2, les emissions de

metà (CH4) són un component important del ba-

lanç global de carboni. Atès que la seva concen-tració és més baixa que la del CO

2, les bandes

d’absorció d’infraroig estan menys saturades i pertant el seu potencial d’escalfament és 25 vegadesmés alt que el del CO

2(IPCC 2007). El CH

4es

forma majoritàriament durant la descomposicióde la matèria orgànica en condicions de defi-ciència d’oxigen comunes en llacs, aiguamolls,camps d’arròs i altres condicions naturals o degestió on l’aigua inunda ecosistemes terrestres.Els animals remugants com les vaques i els benstambé contribueixen.

En anys recents, particularment el 2007 i el2008, la concentració de CH

4a l’atmosfera va

augmentar després de dècades de concentracionsestables (Rigby et al., 2008). Aquest creixementva coincidir amb dos anys de temperatures altesa l’Àrtic a causa de l’augment d’absorció d’ener-gia solar en l’oceà que va tenir lloc com a con-seqüència de la disminució rècord de la capa degel àrtic. Les temperatures altes estimulen lametanogènesi, el procés de descomposició de ma-tèria orgànica en condicions pobres d’oxigen, ies creu que els llacs àrtics i els aiguamolls vanjugar un paper important en l’augment de CH

4

observat recentment (Canadell i Raupach, 2009).Anàlisis posteriors indiquen que els ecosistemestropicals també van tenir un paper important enaquest augment recent de les emissions. Aquesta

sensibilitat alta de les emissions de CH4a la tem-

peratura suggereix que ecosistemes d’arreu delmón amb aigua abundant poden esdevenir fontsde CH

4en un món futur més càlid.

3.3. Embornals naturals de diòxid de carboniDe totes les emissions de carboni provinentsd’activitats humanes al voltant de la meitat sónabsorbides pels embornals naturals de CO

2en

els oceans i els ecosistemes terrestres. Concreta-ment, durant els últims 50 anys només el 43%de totes les emissions provinents d’activitats hu-manes han restat a l’atmosfera indicant el papervital que els embornals de CO

2juguen en frenar

la progressió del canvi climàtic (Canadell et al.,2007a; Raupach et al., 2008; Le Quéré et al.,2009). De fet hom podria considerar l’acciód’aquests embornals com un descompte de mésdel 50% del canvi climàtic que observaríem sino fos per aquests embornals. El valor econò-mic d’aquests embornals és de bilions de dòlarsanuals si s’haguessin de pagar els mateixos ser-veis a través dels mercats financers de carbonique existeixen actualment (Canadell i Raupach,2008).

La dinàmica d’aquests embornals ha estat unapropietat molt impressionant del sistema plane-tari que ha sobtat en part a la comunitat cientí-fica per la seva constància i resiliència al llarg deltemps i sota condicions de pertorbació molt di-ferents. Això queda ben demostrat amb el fet quedurant la dècada dels cinquanta, les activitats hu-manes emetien uns 2 PgC a l’any, i al voltantd’1 Pg (la meitat) va ser absorbit pels embornalsnaturals de CO

2. Cinquanta anys més tard les ac-

tivitats humanes emeten uns 10 PgC a l’any, i alvoltant de 5 PgC (la meitat) són absorbits pelsoceans i pels ecosistemes terrestres (Canadellet al., 2007a; Le Quéré et al., 2009). Tanmateix,recentment s’han detectat canvis en l’eficiènciad’aquests embornals el quals es discuteixen endetall en una secció més endavant.

3.3.1. Els ecosistemes terrestresDurant el període 2000-2008, els ecosistemesterrestres van absorbir una mitjana anual de 3,0± 0,9 PgC (Le Quéré et al., 2009). Aquesta quan-titat és el 30% del total de les emissions antro-pogèniques i tres vegades més gran que el flux


durant la dècada dels seixanta. Aquest augmentés el resultat directe de l’augment del CO

2at-

mosfèric que força directament un dels processosmés importants d’absorció de CO

2, la fotosíntesi.

Es creu que els ecosistemes terrestres es vanconvertir en embornals nets de CO

2a meitats del

segle passat quan el forçament del CO2sobre la

fotosíntesi va començar a créixer exponencial-ment (McGuire et al., 2001; Sitch et al., 2008). Laquantitat total de carboni emmagatzemat en lanova biomassa i en els sòls és incerta atesa, enpart, la incertesa de les emissions provinents dela desforestació.

Una característica important d’aquest flux ésque és molt variable d’un any per l’altre en com-paració amb l’embornal dels oceans. La biosferaterrestre esdevé de tant en tant una font neta deCO

2, particularment durant anys molt calorosos,

mentre que altres anys pot doblar el flux mitjàd’absorció de CO

2. Això és degut a les oscil·la-

cions climàtiques que influencien els processosd’absorció i d’emissió de CO

2en les plantes i en

l’extensió dels focs. Aquests canvis sovint sónuna conseqüència de la variabilitat regional oplanetària a causa d’erupcions volcàniques querefreden la terra i a oscil·lacions climàtiques comel Niño-Southern Oscillation que escalfa la terrai canvia alguns patrons de pluja (Jones et al.,2001; Jones i Cox, 2001; Keeling i Revelle, 1985).

A més dels processos més directament relacio-nats amb la fotosíntesi i la respiració (aquesta úl-tima tant de les plantes com dels sòls), hi ha unagran varietat de processos que es creu que contri-bueixen a la dinàmica dels embornals de CO

2dels

ecosistemes terrestres. Aquests inclouen tot un se-guit de processos moderats per les activitats hu-manes com l’expansió de boscos en camps aban-donats, la silvicultura, la gestió de boscos per a laprevenció de focs, i el drenatge de sòls orgànics(Canadell et al., 2007b). L’atribució d’aquests pro-cessos a diferents fluxos té moltes incerteses quedificulten entendre la possible dinàmica d’aquestsembornals en el futur i, per tant, la natura i la in-tensitat de les retroaccions (feedbacks) entre el ciclede carboni i el sistema climàtic.

3.3.2. Els oceansL’oceà constitueix l’únic embornal amb un flux netcontinu des de principis de la revolució industrial.

Durant aquest període s’estima que l’oceà ha acu-mulat uns 140 ± 25 PgC amb una taxa d’absorcióde CO

2de 2,3 PgC a l’any durant el període 2000-

2008. Com l’embornal terrestre, l’oceànic tambéha crescut en paral·lel al creixement de les emis-sions antropogèniques que forcen els mecanismesd’absorció. Els oceans absorbien 1,5 PgC a l’anydurant la dècada dels seixanta.

L’oceà del Sud és l’oceà més important en ab-sorbir CO

2antropogènic sent responsable del

40% de les emissions totals absorbides pelsoceans durant el 2008 (Khatiwala et al., 2009).Els oceans tropicals són emissors nets de CO

2a

causa de les aigües càlides i als corrents marins,i a l’oceà Atlàntic Nord és on es troben les con-centracions verticals integrades més altes ambuna seqüestració del 23% del total de carboniantropogènic en els oceans malgrat que noméscobreix un 15% de la superfície oceànica. El 50%de tot el CO

2antropogènic a l’oceà es troba per

sobre els 400 metres (Sabine et al., 2004).El procés més important d’absorció de CO

2

antropogènic a l’oceà és la bomba de difusió.Aquesta porta CO

2de l’atmosfera, on les con-

centracions són més altes, cap a la superfície delsoceans, on les concentracions són més baixes.L’existència de corrents que enfonsen aigua capa les profunditats assegura que les capes superfi-cials no se saturin de CO

2i per tant, la capacitat

d’absorció pot perdurar durant centenars d’anys(Orr et al., 2001; Sabine et al., 2004). Això con-trasta amb l’embornal de la biosfera terrestre quees pot saturar a nivells alts de CO

2i a causa

de l’escalfament de l’atmosfera (Canadell et al.,2007b). Si mai paressin les emissions antropogè-niques, els oceans podrien netejar la totalitatd’excés de CO

2a l’atmosfera, però en un lapse

de temps de milers d’anys.

3.4. El CO2 atmosfèric i el balanç global decarboniA escala global, el CO

2atmosfèric augmenta per-

què hi ha una manca de balanç entre les emissionsde CO

2a l’atmosfera (procedents de la combustió

d’energia fòssil i dels canvis en els usos del sòl) il’absorció per part dels embornals de CO

2a la

terra emergida i als oceans. Durant el període2000-2008, les emissions mitjanes van ser de9,1 PgC a l’any i l’absorció va ser 5,0 PgC a l’any


(aproximadament en parts iguals entre els embor-nals de la terra i els oceans) (figura 6). Això va dei-xar 4,1 PgC a l’any per acumular a l’atmosfera i vaaugmentar la concentració de CO

2a un ritme de

1,9 parts per milió (ppm) per any (Le Quéré et al.,2009). Aquest creixement mostra una accelera-ció exponencial de les emissions antropogèni-ques durant l’ultima dècada ja que el creixementanual durant els 30 anys previs havia estat al vol-tant de 1,5% per any (Canadell et al., 2007a; LeQuéré et al., 2009). La concentració de CO

2a l’at-

mosfera era de 385 ppm el 2008, un 38% persobre la concentració anterior a la revolució in-dustrial que era de 280 ppm (Conway et al., 2009).


Les quantitats dels diferents components delbalanç de carboni per al període 1958-2008 estroben a la taula 1. El 1958 és el primer any enquè la concentració de CO

2atmosfèric es va co-

mençar a mesurar amb precisió a l’observatori deMauna Loa a Hawaii. La figura 7 ensenya l’evo-lució dels components de balanç global de car-boni des del principi de la revolució industrial.Perquè hi hagi un equilibri total, cal que el fluxtotal de fonts de CO

2sigui el mateix que el

flux dels embornals (incloent-hi l’atmosfera),però atès que els diferents components es calcu-len independentment, sovint hi ha un residu(no representat a la figura).

Figura 6. Il·lustració de les emissions i embornals globals de carboni-CO2 per als períodes 1990-1999 i 2000-2008.Font: IGBP/Global Carbon Project.


1960-1970 1990-2000 2000-2008

Fonts de CO2 (PgC any–1)

Combustibles fòssils + ciment 3,1 ± 0,2 6,4 ± 0,4 7,7 ± 0,4

Canvis en usos del sòl 1,5 ± 0,7 1,6 ± 0,7 1,4 ± 0,7

Embornals de CO2 (PgC any–1)

Creixement CO2 atmosfèric 1,8 ± 0,1 3,1 ± 0,1 4,1 ± 0,1

Embornal oceànic 1,5 ± 0,4 2,2 ± 0,4 2,3 ± 0,4

Embornal terrestre 1,2 ± 0,9 2,6 ± 0,9 3,0 ± 0,9

Residu 0,1 ± 1,3 0,0 ± 0,0 –0,3 ± 1,3–

Distribució de les emissions totals

Atmosfera 0,39 ± 0,07 0,40 ± 0,04 0,45 ± 0,04

Oceà 0,33 ± 0,10 0,28 ± 0,06 0,26 ± 0,05

Terra 0,28 ± 0,12 0,32 ± 0,07 0,29 ± 0,06

Taula 1. Fonts i embornals de CO2 per a tres dècades amb la seva partició de totals.

2

4

6

8

8

6

4

2

Anys

1850 1900 1950 2000

Producció de ciment

Energies fòssils

Desforestació

CO2 atmosfèric

Terra

Oceà

FluxdeCO

2(PgCany–

1 )

Emissions

Embornals

Figura 7. Evolució de la pertorbació humana del cicle de carboni per al període 1850-2008. Es mostren tots els componentsde les emissions de carboni-CO2 i els embornals que formen part del balanç global. En les emissions dels usos del sòl el colormarró fosc correspon a les emissions en regions temperades i el marró clar a les emissions en regions tropicals. La suma detotes les emissions a la part de dalt del gràfic ha de ser igual a la suma de tots els embornals a la part de sota.Font: Global Carbon Project.

3.5. Vulnerabilitats en el cicle de carboniEl coneixement sobre els processos responsablesdels embornals naturals de CO

2ha portat a la

conclusió que l’eficiència dels embornals dismi-nuirà en un futur. Durant aquesta dècada unasèrie de models climàtics amb representació delcicle de carboni han trobat que la retroaccióentre la dinàmica del cicle natural de carboni i elsistema climàtic podria resultar en un augmententre 20 i 200 ppm de CO

2a l’atmosfera a finals

d’aquest segle. Aquesta quantitat de CO2seria

addicional a aquella de les emissions de com-bustibles fòssils i canvis en els usos dels sòls,i faria accelerar l’escalfament global entre 0,1 i1,5 ˚C (Friedlingstein et al., 2006).

La possible disminució en l’eficiència dels em-bornals seria deguda a canvis en els processos ter-restres i marins que absorbeixen i emeten CO

2

amb un flux net cap als oceans i ecosistemes ter-restres a la baixa o insensible a augments futursd’emissions de CO

2. Aquesta tendència podria ser

el resultat de tres factors. En primer lloc, hi haprocessos que faran disminuir la capacitat d’ab-sorbir CO

2com, per exemple, les temperatures

altes o els dèficits hídrics. En segon lloc, altresprocessos augmentaran les emissions cap a l’at-mosfera com la descomposició de matèria orgà-nica en regions on el pergelisòl es desgeli. I per

últim, les escales de temps dels processos d’ab-sorció treballen a unes escales de temps més len-tes que la taxa a la qual les emissions de CO

2crei-

xen. Aquestes tres possibilitats no són exclusives.Les seccions següents adrecen diversos meca-

nismes i estocs de carboni que són o es creuenque seran vulnerables en el futur (figura 8).

3.5.1. Eficiència dels embornals de CO2

Malgrat que els models climàtics que incorporenel cicle de carboni han suggerit una disminucióen l’eficiència dels embornals naturals durant eltranscurs d’aquest segle, anàlisis atmosfèriquesrecents han demostrat que aquest procés ja vacomençar el segle passat. La fracció mitjana deles emissions totals que es queda a l’atmosfera vaser del 43% entre el 1958 i el 2008 però, du-rant aquest període, la fracció va augmentar el0,3 ± 0,2% cada any (figura 9; Canadell et al.,2007a; Raupach et al., 2008; Le Quéré et al.,2009). Aquest augment és la conseqüència di-recta de la disminució en l’eficiència dels em-bornals de CO

2d’un 60% al 55% del total

d’emissions antropogèniques. Això vol dir queper cada tona de CO

2emesa a l’atmosfera, els

embornals eren capaços d’extraure’n 600 kg fa50 anys i només 550 kg actualment. Tot i que ésuna diferència petita, la integració en els 50 anys


Figura 8. Representació gràfica dels estocs de carboni i processos vulnerables al canvi climàtic i a canvis en els usos de sòlque resultarien en retroaccions positives i accelerarien el canvi climàtic.Font: Gruber et al., 2004 i Canadell et al., 2007.

i el fet que les emissions ara són quatre vegadesmés grans que fa 50 anys, la concentració de CO

2

a l’atmosfera és un 18% més alta de la que seriasi no s’hagués produït aquesta disminució en l’e-ficiència dels embornals (Canadell et al., 2007a).

L’atribució d’aquesta tendència als embornalsterrestres i marins mostra que només hi ha unatendència estadísticament significativa en elsoceans. Així, als oceans, malgrat l’augment ràpiden l’absorció de CO

2durant els últims 50 anys, hi

ha hagut una disminució en la capacitat d’absorció(la fracció del total d’emissions) d’aquest embor-nal durant els últims 20 anys; això vol dir que el

flux cap a l’oceà ha augmentat més lentament quel’augment del CO

2a l’atmosfera (Le Quéré et al.,

2007). Es creu que aquesta disminució està lligadaa la disminució de l’ozó estratosfèric que porta aun augment en la intensitat dels vents i aquests aun augment en la ventilació d’aigües profundes ri-ques en CO

2(Lenton et al., 2009). Això fa que el

flux de CO2de l’oceà cap a l’atmosfera augmenti

fent disminuir la capacitat neta de seqüestració deCO

2. L’eficiència de l’embornal en l’Atlàntic Nord

també ha disminuït durant l’última dècada peròno queda clar si és deguda al canvi climàtic o a unaanomalia regional temporal (Schuster et al., 2009).


0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

1960 1970 1980 1990 2000

A) Atmosfera

B) Terra

C) Oceà

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

0,4

0,3

0,2

Figura 9. Tendències en les fraccions d’acumulació de carboni-CO2 provinents d’activitats humanes en l’atmosfera, ecosis-temes terrestres i oceans durant els últims 50 anys.Font: Canadell et al., 2007.

3.5.2. Carboni congelatLa descomposició de la matèria orgànica en sòlscongelats (pergelisòl) de les regions nòrdiques esconsidera una de les retroaccions potencialmentmés grans en la pertorbació del sistema climàtic.Aquesta prominència és deguda als grans estocsde carboni emmagatzemats en aquelles regions ial fet que s’espera que l’escalfament antropogènicsigui el doble de la mitjana global en aquestes re-gions (IPCC, 2007).

Aquest carboni es va dipositar durant milersd’anys de creixement de molses, herbes i plantesllenyoses seguit d’una descomposició molt lentadeguda a les baixes temperatures. El resultat haestat un acumulament progressiu de matèria or-gànica constituint els dipòsits de carboni orgà-nic més grans a la superfície terrestre. Anàlisisrecents indiquen que els estocs de carboni en laregió circumpolar del Nord contenen 1.650 Pg C,aproximadament el doble del carboni continguta l’atmosfera (Tarnocai et al., 2009). Aquestatambé és una quantitat quasi el doble de la ques’havia estimat prèviament en part gràcies a ladescoberta de vasts dipòsits de carboni en sedi-ments a Sibèria anomenats yedomas (Zimov et al.,2006) i en els deltes dels majors rius d’Alaska,Canadà i Rússia (Tarnocai et al., 2009).

Aquesta quantitat tan gran de carboni no in-dica necessàriament una gran vulnerabilitat a l’es-calfament global, però suggereix que el desglaça-ment de fins i tot una fracció petita d’aquest estocportaria a un increment important d’emissionscap a l’atmosfera. Amb la predicció climàtica delfet que el 90% del pergelisòl superficial es des-congelarà a finals de segle (Lawrence et al., 2005;Lawrence et al., 2008) és d’esperar un augmentsignificant d’emissions provinents d’aquesta partde la Terra. Estimacions basades en models i me-sures en el camp indiquen que entre 50 i 100 Pg Cpodrien ser emesos durant aquest segle (Zhuanget al., 2006; Khvorostyanov et al., 2008; Schuuret al., 2009). La detecció de carboni molt vell enla respiració de matèria orgànica en àrees on elpergelisòl s’està descongelant a Alaska és una de-mostració de l’alta sensibilitat d’aquest carboniacumulat fa milers d’anys (Schuur et al., 2009).

El desglaçament del pergelisòl i la subsegüentdescomposició de matèria orgànica és un dels pro-cessos que es considera que pot tenir propietats

irreversibles. El treball experimental al camp ambl’ús de models suggereix que quan la descompo-sició de matèria orgànica arriba a certes profundi-tats en el perfil del sòl, el procés de descongelaciódel pergelisòl esdevé autosuficient a través de l’es-calfor generada per l’activitat dels microorganis-mes, similar a l’escalfor generada dins d’una pilade compost. Això portaria a un procés irreversi-ble d’emissió de gasos amb efecte d’hivernacle queduraria centenars d’anys i independent de la tra-jectòria de l’escalfament antropogènic (Zimovet al., 2006; Khvorostyanov et al., 2008).

3.5.3. Carboni inundatA més dels dipòsits de carboni congelats, hi hagrans quantitats de carboni en aiguamolls en lesregions boreals, subàrtiques i tropicals. S’estimaque hi ha uns 400 Pg C en aiguamolls de climesfreds (Sabine et al., 2004; Limpens et al., 2008) iuns 70 Pg C en aiguamolls de regions tropicalsmajoritàriament al Sud-est d’Àsia, i particular-ment a Indonèsia i Malàisia (Jaenicke et al., 2008;Hooijer et al., 2009).

La vulnerabilitat d’aquests dipòsits de carbonies relaciona amb el canvi climàtic (tant l’escalfa-ment com els canvis de precipitació) i les activi-tats humanes de drenatge i desforestació, aquestsúltims particularment als aiguamolls dels tròpics.Experiments recents en el camp indiquen que percada grau d’escalfament de l’aire els aiguamollspoden alliberar globalment fins un 0,1 Pg C perany (Dorrepaal et al., 2009). En els tròpics, la des-forestació, acompanyada sovint de l’ús de foc, iel drenatge dels aiguamolls són les causes princi-pals d’emissions. S’estima que en els propers 60anys uns 10 Pg C s’alliberaran de la descomposi-ció dels sòls orgànics exposats pel drenatge, i uns20 Pg C més, de la crema i la descomposició delsarbres en el procés de desforestació (Hooijer etal., 2009). Canvis en els patrons de precipitaciótambé modularan les emissions amb un probableaugment en els aiguamolls d’Indonèsia a causad’estacions seques més intenses i llargues projec-tades pel final d’aquest segle (Li et al., 2007).

3.5.4. Carboni hidratatEls hidrats de gas, concretament de CH

4, són una

forma molt comuna de carboni a la Terra. Sónel resultat de la barreja de molècules de CH

4i


aigua, congelades en àrees de pergelisòl a l’Àrtici en sediments als marges continentals on lescondicions de pressió i de temperatura són apro-piades per a la seva formació. Es consideren unapossible font grandiosa d’energia encara no ex-plotada, i a la vegada, un possible perill pel canviclimàtic si se n’alliberen quantitats significantsen el futur (Krey et al., 2009).

Hi ha dues raons per les quals els hidrats deCH

4es consideren un possible perill i una sor-

presa dins les retroaccions carboni-clima. La pri-mera raó es deu a les vastes quantitats d’aquestcompost que existeixen a la Terra. S’estima queels dipòsits d’hidrats de CH

4excedeixen els

1.000 Pg C amb un certesa molt alta, i entre1.000 i 10.000 Pg C amb una certesa mitjana(Krey et al., 2009). Per comparació, els dipòsitsde combustibles fòssils (petroli, carbó, gas) són alvoltant de 5.000 Pg C (Rogner, 1997). Això voldir que la desestabilització de fins i tot una frac-ció petita d’hidrats de CH

4podria comportar

quantitats molt importants de CH4a l’atmosfera

i, per tant, d’escalfament global.La segona raó és que es creu que els hidrats de

CH4han jugat un paper important en els climes

passats i particularment en canvis climàtics ab-ruptes (MacDonald, 1990), sent l’escalfamentglobal un factor de desestabilització. Es creu queels forats en els sediments oceànics i les esllavis-sades submarines han alliberat en el passat entre1 i 5 Pg C en casos individuals, fet que compor-taria un augment del 0,2 Wm-2 del forçament ra-diatiu si tot el CH

4arribés a l’atmosfera (Archer,

2007). Malgrat que és improbable que una frac-ció gran del CH

4arribi a l’atmosfera (Lamarque,

2008) aquest forçament radiatiu comparat ambl’observat des de temps preindustrials (1,6Wm–2,IPCC, 2007) dóna un marc de referència del pos-sible impacte.

Malgrat aquests riscos importants, el proces-sos físics de desestabilització no es coneixen su-ficientment per poder-los incorporar en els mo-dels climàtics que actualment no tenen caprepresentació d’hidrats de CH

4. De fet, l’opinió

d’experts indica que en aquest segle hi ha méspossibilitats d’emissions dels hidrats de CH

4

atesa la seva explotació com a font d’energia queno de la possible desestabilització deguda a l’es-calfament global que és més probable que es

doni a escales de centenars a milers d’anys (Kreyet al., 2009).

3.5.5. Carboni vegetalUna de les primeres retroaccions identificades ala biosfera terrestre va ser la possible transiciócap a caràcter de sabana de l’Amazònia a causade la disminució de la precipitació durant la se-gona part d’aquest segle i a causa del canvi cli-màtic (Cox et al., 2000). Les conseqüències d’a-questa transformació són l’alliberament de gransquantitats de CO

2de la descomposició i oxidació

de matèria orgànica continguda a la biomassa ials sòls durant la transició d’un sistema d’altadensitat de carboni, el bosc tropical, a un sistemade baixa densitat, la sabana. Malgrat que no totsels models climàtics prediuen una disminució dela precipitació a l’Amazònia de la mateixa mag-nitud, altres anàlisis amb models dinàmics de ve-getació indiquen el possible augment en emis-sions de focs com a conseqüència dels dèficitshidrològics en diverses regions de la Terra (Sitchet al., 2008). Aquestes anàlisis assenyalen fins unmàxim d’emissions de 3-4 Pg C a l’any les qualssón quantitats suficients per augmentar l’escalfa-ment global amb un grau de temperatura addi-cional.

A més de les emissions com a conseqüènciadel foc, la respiració de CO

2dels ecosistemes és

una via molt ràpida i dominant d’emissions deCO

2a l’atmosfera, particularment en condicions

amb dèficits hídrics. Durant l’ona de calor a Eu-ropa a l’estiu del 2003, les emissions de respira-ció van excedir el flux d’absorció de CO

2a través

de fotosíntesis amb emissions netes de 0,4 Pg C.Aquestes emissions van ocórrer en un tempsmolt curt i van desfer l’equivalent de 4 anys deseqüestració de carboni per part dels ecosistemesterrestres europeus (Ciais et al., 2005).

3.6. Pic de CO2: implicacions per aconse-guir estabilització atmosfèricaSovint és difícil d’entendre quines són les impli-cacions de l’evolució del balanç global de carboniper tal d’establir trajectòries d’emissions que as-soliran estabilització atmosfèrica de CO

2a nivells

que evitin la interferència humana perillosa en elsistema climàtic. Aquest és l’objectiu de la Con-venció Marc del Canvi Climàtic de les Nacions


Unides i dels esforços de polítiques nacionals iinternacionals que s’estan implementant.

Preguntes claus sobre l’estabilització del CO2

atmosfèric són: a) quines són les implicacions deles trajectòries passades i actuals d’emissions deCO

2i altres gasos amb efecte d’hivernacle?, i b)

quines són les implicacions de les dinàmiquesdels processos naturals que emeten i absorbei-xen CO

2? Quin és el nivell de mitigació neces-

sari per no excedir nivells específics de la tem-peratura global?

Mentre les implicacions de la primera pre-gunta són més òbvies, sovint les implicacionsdels canvis en la capacitat dels embornals ésomesa; en part per la dificultat o impossibilitatde gestionar-los i en part pel desconeixement decom el sistema planetari funciona d’una maneraintegrada.

Una aproximació per integrar la resposta glo-bal ha estat establerta recentment i es basa en larelació probabilística entre les emissions cumu-latives de CO

2i la temperatura que no es voldria

excedir per sobre el nivell preindustrial (Allen etal., 2009; Meinshausen et al., 2009; Matheuset al., 2009). Si un pot definir quin és el valor detemperatura global màxima per evitar la inter-ferència perillosa en el sistema climàtic, llavorses pot calcular el total màxim de gasos que espoden emetre sota diferents nivells d’incertesaque representen la diversitat de respostes de mo-dels i processos considerats. El següent pas ésescollir un nivell d’incertesa d’acord amb unaavaluació de riscos i decidir com atribuir lesemissions permeses entre les diferents nacions.Això darrer no es tracta aquí ja que són qüestionsd’acords polítics basats en l’equitat global i allòque és factible fer des d’un punt de vista tecno-lògic, institucional i social.

No hi ha un valor màxim d’escalfament globalque la comunitat científica hagi dictat més enllàdel qual hi hauria la interferència perillosa ambel clima. Tanmateix, el valor de 2 ˚C per sobre dela temperatura preindustrial s’ha escollit en al-guns cercles científics i polítics (Schellnhuber,2007). Recentment aquesta temperatura màximaha estat adoptada a la Conferència de les Parts(COP15, Novembre 2009) de la Convenció delCanvi Climàtic amb l’Acord de Copenhaguen.Majoritàriament, la selecció d’aquesta tempera-

tura límit ha estat el resultat d’un judici social in-format per la ciència del canvi climàtic.

Anàlisis climàtiques mostren que amb unnivell de certesa del 50%, 2 ˚C d’escalfamentglobal s’assoleixen amb emissions totals de1.000 Pg C (Allen et al., 2009). Com que des dela revolució industrial ja s’han emès al voltantd’un 500 Pg C, el món té un subsidi de 500 Pgd’emissions de carboni més per repartir entre192 països. Això justifica que assumint els 2 ˚Cd’escalfament màxim tot just ara estem al pic pla-netari de CO

2.

La taxa mitjana de mitigació global necessà-ria per descarbonitzar la societat abans d’excediremissions de 500 Pg C és del 6% anual conside-rant les trajectòries actuals d’emissions de CO

2i

permetent 10 anys més de creixement d’emis-sions abans de començar amb un creixement ne-gatiu (figura 10). Aquests anys de transició sónimportants per generar canvis institucionals i es-tructurals suficients que permetin taxes de miti-gació altes i sostenibles durant diverses dècades.

Les taxes de mitigació es fan més grans percada any que es retarda l’inici de la davallada d’e-missions, i també si es vol augmentar els nivellsde certesa de no excedir la temperatura escollida.Un retard de 10 anys en l’inici de la davallada d’e-missions augmenta les taxes de mitigació al 12%a l’any, que és un esforç comparable a si es vol aug-


16

14

12

10

8

6

4

2

00 5

1.000 PgC (2,0 ºC, p = 0,5)

1.500 PgC (2,6 ºC, p = 0,5)

10 15

Retard en començar la mitigació (anys)

Taxesdemitigació(%

a–1)

Figura 10. Taxes de mitigació (reduccions) d’emissions decarboni requerides per no excedir 2 ˚C amb una probabili-tat del 50 % (corresponents a un total de 1.000 PgC d’emis-sions acumulades des de la revolució industrial) i 2,6 ˚C (cor-responents a 1.500 PgC) 2005 és el punt d’inici.Font: Raupach et al., 2010.

mentar el nivell de certesa del 50% al 95% (fi-gura 10). És important entendre que un nivell del50% de certesa de no sobrepassar 2 ˚C té un riscdel 10% d’excedir els 3,0 ˚C (Allen et al., 2009).

Les taxes de mitigació descrites en els parà-grafs anteriors per un volum total de 1.000 Pgd’emissions de carboni són més grans que les re-duccions experimentades per països que han tin-gut transicions transformatives dels seus sistemesenergètics. Aquestes inclouen la transició de des-carbonització experimentada per França i perSuècia durant la dècada dels vuitanta, quan esvan assolir reduccions del 4-5% anuals. Françaho va fer a través de la nuclearització del seu sis-tema energètic i Suècia a través de l’adopciód’energies renovables i a un augment de l’efi-ciència en l’ús d’energia. El col·lapse de l’antigaUnió Soviètica va portar reduccions d’emissionsde carboni del 7% a l’any durant la dècada delsnoranta, acompanyades de col·lapse institucio-nal i d’agitació social.

Un objectiu d’estabilitzar la temperatura glo-bal a nivells més alts de 2 ˚C permetria unesquantitats més grans d’emissions i, per tant, taxesde mitigacions menys restringents (figura 10).

ReferènciesALLEN, M.R.; FRAME, D.J.; HUNTINGFORD, C. [et al.]

(2009) «Warming caused by cumulative carbonemissions: towards the trillionth tonne». Nature458, p. 1.163-1.166.

ARCHER, D. (2007) «Methane hydrate stability andanthropogenic climate change» Biogeosciences 4,p. 521-544.

ARCHER, D.; EBY, M.; BROVKIN, V. [et al.] (2009) «At-mospheric Lifetime of Fossil Fuel Carbon Diox-ide». Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 37, p. 117-134.

BODEN, T.A.; MARLAND, G.; ANDRES, R.J. (2009). Global,Regional, and National Fossil-Fuel CO

2Emissions. Car-

bon Dioxide Information Analysis Center, Oak RidgeNational Laboratory, U.S. Department of Energy,Oak Ridge, Tenn., DOI 10.3334/CDIAC/00001.

BUTLER, J. (2010) The NOAA Annual Greenhouse GasIndex (AGGI). <http://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi>.[Consulta: 10 maig 2010].

DAVIS, S.J.; CALDEIRA, K. (2010) «Consumption-basedaccounting of CO

2emissions». Proc. Natl. Acad. Sci.

U.S.A. 107, p. 5.687-5.692. DOI 10.1073/pnas.0906974107.

CANADELL, J.G.; LE QUÉRÉ, C.; RAUPACH, M.R. [et al.]

(2007) «Contributions to accelerating atmos-

pheric CO2growth from economic activity, car-

bon intensity, and efficiency of natural sinks». Proc.

Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, p. 18.866-18.870.

DOI 10.1073_pnas.0702737104

CANADELL, J.G.; PATAKI, D.; GIFFORD, R. [et al]. (2007)

«Saturation of the terrestrial carbon sink». A: Ter-

restrial Ecosystems in a Changing World, CANADELL

J.G.; PATAKI D.; PITELKA L. (eds.), Berlín-Heidelberg:

The IGBP Series. Springer-Verlag, p. 59-78.

CANADELL, J.G.; RAUPACH, M.R. (2008) «Managing

Forests for Climate Change Mitigation». Science 320,

p. 1.456-1.457. DOI 10.1126/science.1155458.

— (2009) «Land carbon cycle feedbacks. A: Arctic

Climate Feedbacks: Global Implications, SOM-

MERKORN M.; HASSOL S.J. Oslo: WWF Arctic Pro-

gramme, agost 2009, p. 69-80.

CANADELL, J.G.; RAUPACH, M.R.; HOUGHTON, R.A.

(2009) «Anthropogenic CO2emissions in Africa».

Biogeosciences 6, p. 463-468.

CIAIS, P.; REICHSTEIN, M.; VIOVY, N. [et al.] (2005) «Eu-

rope-wide reduction in primary productivity

caused by the heat and drought in 2003». Nature

437, p. 529-533.

CONWAY, T.J.; LANG, P.M.; MASARIE, K.A. (2009) «At-

mospheric Carbon Dioxide Dry Air Mole Fractions

from the NOAA ESRL Carbon Cycle Cooperative

Global Air Sampling Network», 1968-2008, [Ver-

sió: 15 juliol 2009] <ftp://ftp.cmdl.noaa.gov/ccg/

co2/flask/event/>.

COX, P.M.; BETTS, R.A.; JONES, C.D. [et al.] (2000) «Ac-

celeration of global warming due to carbon-cycle

feedbacks in a coupled climate model». Nature

408, p. 184-187.

DORREPAAL, E.; TOET, S.; VAN LOGTESTIJN, R.S.P. [et al.]

(2009) «Carbon respiration from subsurface peat

accelerated by climate warming in the subarctic».

Nature 460. DOI 10.1038/nature08216.

FAO (2006) Global Forest Resources Assessment 2005.

FAOO Forestry Paper 147. Roma.

FRIEDLINGSTEIN, P.; COX, P.; BETTS, R. [et al.] (2006)

«Climate–carbon cycle feedback analysis. Results

from the C4MIP model intercomparison». J. Clim.

19, p. 3.337-3.353.

GRACIA, C.; SABATÉ, S.; VAYREDA, J. [et al.] (2010). Em-

bornals. Segon informe sobre el canvi climàtic a

Catalunya. Barcelona: Generalitat de Catalunya.


GRUBER, N.; FRIEDLINGSTEIN, P.; FIELD, C.B. [et al.](2004) «The vulnerability of the carbon cycle inthe 21stCentury: An assessment of carbon-climate-human interactions». A: FIELD, C.B.; RAUPACH, M.(eds). Global Carbon Cycle, integrating human, cli-mate, and the natural world, Washington DC.: IslandPress, p. 45-76.

GUAN, D.; PETERS, G.; WEBER, C.L.; HUBACEK, K. (2009)«Journey to world top emitter: an analysis of thedriving forces of China’s recent CO

2emissions

surge». Geophys. Res. Lett. 36, L04709.JANSSENS, A.; FREIBAUER, A.; SCHLAMADINGER, B.; CEULE-

MANS, R. (2005) «The carbon budget of terrestrialecosystems at country-scale – a European casestudy». Biogeosciences 2, p. 15-26.

HOOIJER, A.; PAGE, S.; CANADELL, J.G. [et al.] (2010) «Cur-rent and future CO

2emissions from drained peat-

lands in Southeast Asia». Biogeosciences 7, p. 1-10.HOUGHTON, R.A. (2003) «Revised estimates of the an-

nual net flux of carbon to the atmosphere fromchanges in land use and land management 1850-2000». Tellus 55B: 378-390.

— (2008) «Carbon Flux to the Atmosphere fromLand-Use Changes: 1850-2005». A: TRENDS: ACompendium of Data on Global Change. Oak Ridge,Tenn., U.S.A.: Carbon Dioxide Information Analy-sis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. De-partment of Energy.

HOUGHTON, R.A.; HALL, F.; GOETZ, S.J. (2009) «Impor-tance of biomass in the global carbon cycle». Jour-nal of Geophysical Research 114, G00E03. DOI10.1029/2009JG000935.

IMF (2009) International Monetary Fund., World Eco-nomic Outlook. Abril 2009.

IPCC (2007) Climate Change 2007: The Physical ScienceBasis. Contribution of Working Group I to the FourthAssessment Report of the Intergovernmental Panel onClimate Change. SOLOMON, S., QIN, D., MANNING,M. [et al.] (eds.). Cambridge, United Kingdom andNew York, NY, USA: Cambridge University Press,996 pp.

JAENICKE, J.; RIELEY, J.O.; MOTT, C., [et al]. (2008)«Determination of the amount of carbon stored inIndonesian peatlands». Geoderma 147, p. 151-158.

JONES, C.D.; COLLINS, M.; COX, P.M.; SPALL, S.A. (2001)«The carbon cycle response to ENSO: a coupledclimate-carbon cycle model study». J. Clim. 14,p. 4.113-4.129.

JONES, C.D.; COX, P.M. (2001) «Modeling the volcanicsignal in the atmospheric CO

2record». Glob. Bio-

geochem. Cycl. 15, p. 453-465.KEELING, C.D.; REVELLE, R. (1985) «Effects of El-Nino

southern oscillation on the atmospheric content ofcarbon-dioxide». Meteoritics 20, p. 437-450.

KHATIWALA, S.; PRIMEAU, F.; HALL, T. (2009) «Recon-struction of the history of anthropogenic CO

2con-

centrations in the ocean». Nature 462, p. 346-350,DOI:10.1038/nature08526.

KHVOROSTYANOV, D.V.; CIAIS, P.; KRINNER, G. [et al.](2008) «Vulnerability of permafrost carbon to globalwarming. Part II: sensitivity of permafrost carbonstock to global warming». Tellus 60B, p. 265-275.

KREY, V.; CANADELL, J.G.; NAKICENOVIC, N. [et al].(2009) «Gas Hydrates: Entrance to a Methane Ageor Climate Threat?» Environ. Res. Lett. 4: 034007.

LAMARQUE, J.F. (2008) «Estimating the potential formethane clathrate instability in the 1%-CO

2IPCC

AR-4 simulations». Geophys. Res. Lett. 35, L19806.LAWRENCE, D.M.; SLATER, A.G. (2005) «A projection of

severe near-surface permafrost degradation duringthe 21st century». Geophys. Res. Lett., 32 (L2) 4401,DOI 10.1029/2005GL025080.

LAWRENCE, D.M.; SLATER, A.G.; ROMANOVSKY, V.E.;NICOLSKY, D.J. (2008) «Sensitivity of a model pro-jection of near-surface permafrost degradationto soil column depth and representation of soilorganic matter». J Geophys. Res. 113: F02011,DOI 10.1029/2007JF000883.

LE QUÉRÉ, C.; RAUPACH, M.R.; CANADELL, J.G. [et al.](2009) «Trends in the sources and sinks of carbondioxide».Nature Geoscience, DOI: 10.1038/ngeo689.

LE QUÉRÉ, C.; RÖDENBECK, Ch.; BUITENHUIS, E.T. [et al.](2007) «Saturation of the Southern Ocean CO

2

sink due to recent climate change». Science 316,p. 1.735-1.738.

LENTON, A.; CODRON, F.; BOPP, L. [et al.] (2009)«Stratospheric ozone depletion reduces ocean car-bon uptake and enhances ocean acidification».Geophys. Res. Lett. 36: L12606.

LI, W.; DICKINSON, R.E.; FU, R. [et al.] (2007) «Futureprecipitation changes and their implications fortropical peatlands». Geophys. Res. Lett. 34, L01403,DOI 10.1029/2006GL028364.

LIMPENS, J.; BERENDSE, F.; BLODAU, C. [et al.] (2008)«Peatlands and the carbon cycle: from localprocesses to global implications - a synthesis». Bio-geosciences 5, p. 1475-1491.


LOARIE, S.R.; ASNER, G.P.; FIELD, C.B. (2009) «Boostedcarbon emissions from Amazon deforestation».Geophys. Res. Lett. 36: L14810. DOI 10.1029/2009GL037526.

MACDONALD, G.J. (1990b) «Role of methane clathratesin past and future climates». Clim. Change 16,p. 247-281.

MATHEWS, H.D.; GILLET, N.P.; STOTT, P.A.; ZICKFELD, K.(2009) «The proportionality of global warming tocumulative carbon emissions». Nature 459, p. 829-832.

MCGUIRE, A.D.; SITCH, S.; CLEIN, J.S. [et al.] (2001)«Carbon balance of the terrestrial biosphere in thetwentieth century: Analyses of CO

2, climate and

land-use effects with four process-based ecosystemmodels». Glob. Biogeochem. Cycl. 15, p.183-206.

MEINSHAUSEN, M.; MEINSHAUSEN, N.; HARE, W. [et al.](2009) «Greenhouse gas emission targets for limit-ing global warming to 2 degC». Nature 458,p.1158-1162.

NAKICENOVIC, N.; ALCAMO, J.; DAVIS, G. [et al.] (2000)IPCC Special Report on Emissions Scenarios, Cam-bridge, UK: Cambridge Univ. Press.

ORR, J.C.; MAIER-REIMER, E.; MIKOLAJEWICZ, U. [et al.](2001) «Estimates of anthropogenic carbon uptakefrom four three-dimensional global ocean models».Glob. Biogeochem. Cycl. 15, p. 43-60.

PETERS, G.P.; Hertwich, E.G. (2008) «CO2embodied

in international trade with implications for global cli-mate policy». Environ. Sci. Techn. 42, p. 1.401-1.407.

RAUPACH, M.R.; MARLAND, G.; CIAIS, P. [et al.] (2007)«Global and regional drivers of acceleratingCO

2emissions». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 14,

p. 10.288-10.293.RAUPACH, M.R.; CANADELL, J.G.; LE QUÉRÉ, C. (2008)

«Drivers of interannual to interdecadal variabilityin atmospheric in atmospheric CO

2growth rate and

airborne fraction». Biogeosciences 5, p. 1601-1613.RAUPACH, M.R.; CANADELL J.G.; BRIGGS P.R. [et al.]

(2010) «Beyond peak CO2: sharing and timing of

globally capped emissions». Proc. Natl. Acad. Sci.U.S.A. [en revisió]

RIGBYM.; PRINN R.G.; FRASER P.J. [et al.] (2008) «Renewedgrowth of atmospheric methane». Geophys. Res. Lett.35: L22805. DOI 10.1029/2008GL036037.

ROGNER H.H. (1997) «An assessment of world hydro-carbon resources». Ann. Rev. Energy Environ. 22,p. 217-262.

SABINE C.L.; HEIMANN, M.; ARTAXO, P. [et al.] (2004)«Current status of past trends of the global carboncycle». A: FIELD C, RAUPACH M (eds.) Global CarbonCycle, Integrating Humans, Climate and the NaturalWorld, Washington, D.C., Island Press, p. 17-44.

SCHELLNHUBER, H.J.; CRAMER,W.; NAKICENOVIC, N. [et al.](2006) Avoiding dangerous climate change. Cam-bridge: Cambridge University Press, 392 p.

SCHULZE, E.D.; LUYSSAERT, S.; CIAIS, P. [et al.] (2009)«Importance of methane and nitrous oxide for Eu-rope’s terrestrial greenhouse-gas balance». NatureGeoscience 2009, 2 p. 842-850.

SCHUSTER, U.; WATSON, A.J.; BATES, N.R. [et al.] (2009)«Trends in North Atlantic sea surface pCO2 from1990 to 2006». Deep-Sea Res. II 56, p. 620-629.

SCHUUR, E.A.G.; VOGEL, J.G.; CRUMMER, K.G. [et al.](2009) «The effect of permafrost thaw on old car-bon release and net carbon exchange from tundra».Nature 459. DOI 10.1038/nature08031.

SITCH, S.; HUNTINGFORD, C.; GEDNEY, N. [et al.] (2008)«Evaluation of the terrestrial carbon cycle, futureplant geography and climate-carbon cycle feed-backs using five Dynamic Global VegetationModels (DGVMs)». Glob. Change Biol. 14, p. 2015-2039. DOI 10.1111/j.1365-2486.2008.01626.

TARNOCAI, C.; CANADELL, J.G.; MAZHITOVA, G. [et al.](2009) «Soil organic carbon pools in the northerncircumpolar permafrost region». Glob. Biogeochem.Cycl. 23: GB2023. DOI 10.1029/2008GB003327.

VAN DER WERF, G.R.; MORTON, D.C.; DEFRIES, R.S. [etal.] (2009) «CO

2emissions from forest loss». Na-

ture Geoscience 2, p. 737-738.ZIMOV, S.A.; SCHUUR, E.A.G.; CHAPIN III, F.S. (2006)

«Permafrost and the Global Carbon Budget». Sci-ence 312, p. 1612-1613.

ZHUANG, Q.; MELILLO, J.M.; SAROFIM, M.C. [et al.](2006) «CO2 and CH4 exchanges between landecosystems and the atmosphere in northern highlatitudes over the 21st century». Geophys. Res. Lett.33: L17403. DOI 10.1029/2006GL026972.


Documents

3. El balanç global de carboni antropogènic C... · 2 ˚C com a límit superior en escalfament global per evitar una interferència perillosa amb el sis-tema climàtic, el món